Chuyên đề quá trình đẳng tích, định luật Sáclơ, vật lí lớp 10

Quá trình đẳng tích: là quá trình biến đổi trạng thái của chất khí trong đó thể tích được giữ không đổi.

Nhiệt độ tuyệt đối: được xác định theo thang nhiệt độ Kelvin ( William Thomson : 1824 – 1907) )

độ K = độ C + 273 hay T = t + 273

Định luật Sáclơ: Với một lượng khí lí tưởng xác định có thể tích không đổi thì trong quá trình biến đổi đẳng tích áp suất biến đổi tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối

1/ Các công thức của định luật Sáclơ:

\[\dfrac{p_{1}}{T_{1}}=\dfrac{p_{2}}{T_{2}}=…=\dfrac{p_{n}}{T_{n}}\]

\[\dfrac{P}{T}\]=hằng số

Trong đó

  • p1; p2 lần lượt là áp suất ở trạng thái 1 và trạng thái 2 của chất khí
  • T1; T2 là nhiệt độ tuyệt đối của khối khí ở trạng thái 1 và trạng thái 2

2/ Đường đẳng tích:

Đường đẳng tích là đường biểu diễn sự biến đổi của áp suất theo nhiệt độ trong quá trình thể tích không đổi. Trong hệ tọa độ (p,T) đường đẳng tích là đường thẳng kéo dài đi qua gốc tọa độ.
Chuyên đề quá trình đẳng tích, định luật Sáclơ, vật lí lớp 10
Đường đẳng tích trong các hệ tọa độ khác nhau

Bài quá trình đẳng tích, định luật Sáclơ

Dạng bài tập quá trình đẳng tích, định luật Sáclơ cơ bản

\[\dfrac{p_{1}}{T_{1}}=\dfrac{p_{2}}{T_{2}}=…=\dfrac{p_{n}}{T_{n}}\]

=> áp suất p tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối T

Trong đó

  • p: áp suất
  • T: nhiệt độ tuyệt đối (K) 
  • T(K)=toC + 273

Dạng bài tập quá trình đẳng tích, định luật Sáclơ thay đổi nhiệt độ, áp suất

nhiệt độ (áp suất) tăng thêm một lượng

T2= T1 + phần tăng thêm

p2= p1 + phần tăng thêm

nhiệt độ (áp suất) giảm đi một lượng

T2= T1 – phần tăng thêm

p2= p1 – phần tăng thêm

nhiệt độ (áp suất) giảm đi n lần

T2 = \[\dfrac{T_{1}}{n}\]

p2= \[\dfrac{p_{1}}{n}\]

nhiệt độ (áp suất) tăng lên n lần

T2= nT1

p2= np1

Video Bài quá trình đẳng tích, định luật Sáclơ

Bài quá trình đẳng tích, định luật Sáclơ

Bài 1: Một bình kín có thể tích không đổi chứa khí lí tưởng ở áp suất 1,5.105Pa và nhiệt độ 20oC. Tính áp suất trong bình khi nhiệt độ trong bình tăng lên tới 40oC.

Hướng dẫn

Phân tích bài toán




Trạng thái 1: T1=20+273=293K; p1=1,5.105Pa.

Trạng thái 2: T2=313K

Giải

\[\dfrac{p_{1}}{T_{1}}=\dfrac{p_{2}}{T_{2}}\] => p2=1,6.105Pa

[Ẩn HD]

Bài 2: Tính độ tăng áp suất của một bình kín có thể tích không đổi chứa khí ở nhiệt độ 33oC sau đó nung nóng tới nhiệt độ 37oC. Cho áp suất ban đầu bên trong bình là 300kPa.

Hướng dẫn

Phân tích bài toán

Trạng thái 1: T1=33+273=306K; p1=300kPa

Trạng thái 2: T2=310K;

Giải

\[\dfrac{p_{1}}{T_{1}}=\dfrac{p_{2}}{T_{2}}\] => p2=303,9kPa

=> Δp=p2 – p1=3,9kPa

[Ẩn HD]

Bài 3: Một lốp xe được bơm căng không khí có áp suất 2atm và nhiệt độ 20oC. Hỏi lốp xe chịu được áp suất lớn nhất là 2,4atm, hỏi lốp xe có bị nổ không khi nhiệt độ bên trong lốp xe tăng lên đến 42oC.

Hướng dẫn

Phân tích bài toán

Trạng thái 1: T1=293K; p1=2atm

Trạng thái 2: T2=315K

Giải

\[\dfrac{p_{1}}{T_{1}}=\dfrac{p_{2}}{T_{2}}\] => p2=2,15atm

p2 < pmax => bánh xe không bị nổ

[Ẩn HD]

Bài 4: Nung nóng bình thủy tinh có thể tích không đổi chứa không khí tới nhiệt độ 200oC. Biết ở thời điểm ban đầu khí trong bình ở điều kiện tiêu chuẩn, tính áp suất khí trong bình sau khi nung nóng.

Hướng dẫn

Phân tích bài toán

Trạng thái 1: T1=273K; p1=1atm

Trạng thái 2: T2=473K

Giải

\[\dfrac{p_{1}}{T_{1}}=\dfrac{p_{2}}{T_{2}}\] => p2=1,73atm

[Ẩn HD]

Bài 5: Một bình kín thể tích không đổi chứa khí lí tưởng ở nhiệt độ 27oC. Hỏi nhiệt độ trong bình tăng thêm một lượng là bao nhiêu, biết áp suất ban đầu và sau khi nhiệt độ thay đổi lần lượt là 1atm và 2,5atm.

Hướng dẫn

Phân tích bài toán

Trạng thái 1: T1=300K; p1=1atm

Trạng thái 2: p2=2,5atm

Giải

\[\dfrac{p_{1}}{T_{1}}=\dfrac{p_{2}}{T_{2}}\] => T2=750K

ΔT=T2 – T1=450K

[Ẩn HD]

Bài 6: Một bóng đèn dây tóc chưa sáng chứa khí lí tưởng ở nhiệt độ 27oC khi bóng đèn phát sáng ở nhiệt độ 105oC thì áp suất thay đổi một lượng là 0,2atm tính áp suất bên trong bóng đèn trước khi thắp sáng.

Hướng dẫn

Phân tích bài toán

trạng thái 1: T1=300K, p1

trạng thái 2: T2=378K, p2=p1 + 0,2atm

Giải

\[\dfrac{p_{1}}{T_{1}}=\dfrac{p_{2}}{T_{2}}\] => p1=0,77atm

[Ẩn HD]

Bài 7: Một khối khí lí tưởng khí tăng áp suất lên ba lần thì nhiệt độ của khối khí thay đổi một lượng là 600K. Tính nhiệt độ ban đầu của khối khí, coi quá trình biến đổi trạng thái có thể tích không đổi.

Hướng dẫn

Phân tích bài toán

Trạng thái 1: T1; p1

Trạng thái 2: T2=T1+ 600K; p2=3p1

Giải

\[\dfrac{p_{1}}{T_{1}}=\dfrac{p_{2}}{T_{2}}\] => T1=300K

[Ẩn HD]

Bài 8. Áp suất khí trơ trong bóng đèn tăng bao nhiêu lần khi đền sáng nếu nhiệt độ đèn khi tắt là 25oC, khi sáng là 323oC

Hướng dẫn

T1 = 298K; T2 = 596K

p2/p1 = T2/T1 = 2

[Ẩn HD]

Bài 9. Khi đun nóng đẳng tích một khối khí tăng thêm 1K thì áp suất tăng thêm 1/360 áp suất ban đầu. Tính nhiệt độ ban đầu của khối khí.

Hướng dẫn

p2 = p1 + p1/360 = 1,0027p1; T2 = T1 + 1

p2/p1 = T2/T1 = 1,0027 => T1 = 360K

[Ẩn HD]

Bài 10. Một bình đầy không khí ở điều kiện tiêu chuẩn, được đậy bằng một vật có khối lượng m = 2kg. Tiết diện của miệng bình là 10cm2. Tìm nhiệt độ cực đại của không khí trong bình để không khí không đẩy nắp bình lên và thoát ra ngoài. Biết áp suất khí quyển là po = 1atm

Hướng dẫn

Các lực tác dụng vào nút bình: trọng lực P hướng xuống, áp lực của khí quyển Fo = poS, áp lực của khí trong bình F = p.S

Để nắp bình không bị đẩy lên thì F ≤ P + Fo

pS ≤ mg + poS => p ≤ po + mg/S

poαT ≤ po + mg/S => T ≤ 327K

trong đó: 1/α = 273

[Ẩn HD]